короткоходовый электромагнит постоянного тока

Формула изобретения

Короткоходовый электромагнит постоянного тока с соотношением рабочего воздушного зазора к диаметру якоря /d0,05, содержащий втягивающийся якорь, обмотку, корпус и неподвижный сердечник, отличающийся тем, что магнитная проводимость рабочего воздушного зазора уменьшена выполнением торцевых поверхностей якоря и неподвижного сердечника в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7d _в/d<1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромеханике, в частности к конструкции короткоходового электромагнита постоянного тока с втяжным якорем, который может быть использован в качестве исполнительного элемента в автоматизированных системах, где требуется повышенное быстродействие, например в качестве топливной электромагнитной форсунки в электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания автомобилей.

Известны электромагниты постоянного тока [а], в которых для уменьшения времени срабатывания величину хода якоря снижают до минимально возможной величины. При этом соотношение величины рабочего воздушного зазора электромагнита к диаметру якоря составляет /d0,05.

Такая конструкция позволяет обеспечить минимальное время движения якоря при срабатывании электромагнита, что особенно важно для его надежной работы в качестве исполнительного элемента автоматизированных систем, однако недостатком является большое общее время срабатывания.

В качестве прототипа предлагаемого устройства используется известная из [б] конструкция электромагнита, торцевые поверхности якоря и неподвижного сердечника которого выполняются плоскими. Это позволяет получить минимальную магнитную проводимость рабочего воздушного зазора, что увеличивает тяговое усилие электромагнита при малых (/d0,05) рабочих зазорах.

Недостатком известной конструкции электромагнита является недостаточное тяговое усилие и, как следствие, невысокое быстродействие при малых ходах якоря из-за значительной магнитной проводимости рабочего воздушного зазора, величина которой обусловлена площадью плоского торца якоря и неподвижного сердечника. Снижение магнитной проводимости рабочего зазора, определяемой площадью рабочего зазора, за счет уменьшения диаметра якоря невозможно, т.к. в этом случае возрастает магнитное сопротивление якоря, что приводит к уменьшению общего магнитного потока в электромагните, его тягового усилия и увеличению времени срабатывания.

Задачей изобретения является создание короткоходового электромагнита повышенного быстродействия при сохранении его габаритов и массы.

Поставленная задача решается тем, что в короткоходовом электромагните с соотношением величины рабочего воздушного зазора электромагнита к диаметру якоря /d0,05 уменьшена магнитная проводимость рабочего воздушного зазора. Уменьшение магнитной проводимости получено выполнением торцевых поверхностей якоря и неподвижного сердечника в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7d _в/d<1.

На чертеже схематически изображен общий вид электромагнита в разрезе.

Электромагнит постоянного тока содержит втягивающийся якорь 1, обмотку из изолированного провода 2, корпус 3 и неподвижный сердечник 4. Торцевые поверхности как якоря 1, так и неподвижного сердечника 4 выполнены в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в, усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7d _в/d<1.

При включении электромагнита по обмотке 2 протекает ток, создающий магнитный поток, который, проходя через рабочий воздушный зазор, создает тяговое усилие. Усилие электромагнита зависит от проводимости рабочего воздушного зазора. При прочих равных условиях на малых рабочих зазорах (/d0,05), наибольшим усилием и повышенным быстродействием при включении обладает электромагнит с минимальной магнитной проводимостью рабочего зазора.

Магнитная проводимость рабочего воздушного зазора уменьшена путем выполнения торцевых поверхностей якоря 1 и неподвижного сердечника 4 в виде выпуклых усеченных конических поверхностей с соотношением верхнего диаметра d_в усеченного конуса к диаметру d якоря 0,7d _в/d<1. Благодаря этому возрастает усилие на малых рабочих зазорах, что приводит к сокращению времени срабатывания короткоходового электромагнита. Ограничение соотношения d _в/d обусловлено тем, что, как установлено расчетными исследованиями, уменьшение соотношения с 1 до 0,7 приводит к повышению быстродействия электромагнита, а уменьшение его ниже 0,7 существенно снижает рабочий магнитный поток, уменьшает тяговое усилие, что препятствует увеличению его быстродействия.

Источники информации

а) Система управления двигателем Motronic, Издатель: Роберт Бош Gmbll, 1994, Почтовый ящик 30 02 20 D-70442 Штутгарт, с.21-22.

б) Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока, М., «Энергия», 1968, с.124.